2017人教版高中化学选修4第2章《化学反应速率和化学平衡》ppt章末专题复习课件

化学反应速率和化学平衡第二章章末专题复习第二章专题突破·纵引横连2知识网络·宏观掌控1知识网络·宏观掌控专题突破·纵引横连化学反应速率和化学平衡的有关计算●专题归纳1．此类化学计算都遵循以下共同的步骤：(1)写出有关反应的化学方程式；(2)找出或设定“三个量”(起始量、转化量、某时刻量)；(3)根据已知条件列方程或代入表达式进行计算。例如：反应mA＋nBpC起始浓度/mol·L－1abc转化浓度/mol·L－1xnxmpxm某时刻浓度/mol·L－1a－xb－nxmc＋pxm2．计算中注意以下量关系：(1)对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)(2)对生应物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)(3)转化率＝c转化c起始×100%温馨提示：有些计算型选择题，若用常规方法求解(思维过程简单)需要比较复杂的计算才能得出正确结论，但如果依据其化学背景从有关概念、原理入手、充分利用边界条件(或选项特点)通过估计、推断、排除，近似处理(“似算非算”“半推半算”或“只推不算”)便可迅速准确得出结论，这种方法是选择题的一种实用技巧。估算法通常分为：数学近似估算、范围估算、平均值估算、极值估算、比值变换估算、经验公式估算、推理估算等。●典例透析(2014·高考四川卷)在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：实验编号温度(℃)起始物质的量/mol平衡时物质的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列说法正确的是()A．实验①中，若5min时测得n(M)＝0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2mol/(L·min)B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%D．实验④中，达到平衡时，b0.060【解析】本题考查化学反应速率和化学平衡，意在考查考生结合表格数据分析问题的思维能力。实验①中5min内v(N)＝v(M)＝1.0×10－3mol/(L·min)，A项错误；实验②中平衡时X、Y、M、N的浓度分别为0.002mol/L、0.032mol/L、0.008mol/L和0.008mol/L，求得K＝1.0，B项错误；实验③中反应掉的X为amol，则平衡时X、Y、M、N的物质的量分别为(单位为mol，略去)0.20－a、0.30－a、a和a，则根据化学平衡常数K＝1.0可求得a＝0.12，即X的转化率为60%，C项正确；根据实验①和②可求出700℃和800℃的平衡常数，从而可确定该反应为放热反应，实验③中a＝0.12，实验③到④为升温过程，升温平衡向左移动，X的转化率降低(小于60%)，即b0.060，D项错误。【答案】C●变式训练1．工业上制备H2的一种重要方法是：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝QkJ·mol－1。已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图所示。若在一固定的密闭容器中，850℃时发生上述反应，并测得容器内各物质的浓度(mol·L－1)随时间的变化关系如下表：时间/minCO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)00.2000.3000020.1380.2380.0620.0623c1c2c3c44c1c2c3c4已知：850℃时该反应的化学平衡常数K＝1.0。请回答下列问题：(1)根据下列叙述可以判断该反应已达到化学平衡状态的是__________。A．单位时间内CO(g)减少的浓度等于生成CO2(g)的浓度B．反应容器内的压强不发生变化C．混合气体中H2(g)的浓度不再发生改变D．氢气的生成速率等于水的消耗速率(2)Q__________0(填“”、“＝”或“”)。(3)若在850℃时向反应容器中充入H2O(g)，K值__________(填“增大”、“减小”或“不变”)，工业上在反应容器中通入过量H2O(g)的作用是__________。(4)上表中c2为__________，CO(g)的转化率为__________________。解析：(1)判断该反应是否达到化学平衡状态，主要从各组分的浓度保持不变，正逆反应速率相同等角度来分析，正确的选项是C。(2)由图可知，升高温度，K值减小，平衡向吸热反应方向移动，所以该反应为放热反应。(3)K值只与温度有关，与各组分的浓度无关，通入过量H2O(g)的目的是提高反应物CO的转化率。(4)三段式计算的应用：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)c始(mol·L－1)：0.2000.30000c转(mol·L－1)：0.300－c20.300－c20.300－c20.300－c2c平(mol·L－1)：c2－0.100c20.300－c20.300－c20.300－c2×0.300－c2c2－0.100×c2＝K，解得c2＝0.180。CO(g)的转化率为0.300－0.1800.200×100%＝60%。答案：(1)C(2)(3)不变提高CO的转化率(或利用率)(4)0.18060%●专题归纳1．速率—时间图像(v－t图像)这类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向等。化学反应速率和化学平衡图像对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)温馨提示：只改变反应物或生成物的浓度时，v－t曲线与原平衡线相连接；而温度、压强、催化剂的改变，其v－t曲线与原平衡线是不连续的。2．物质的量浓度与时间图像此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。解题时要注意各物质曲线的折点(达平衡时刻)，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况。由这类图像可判断化学方程式。由此可知：2C2A＋3B。3．转化率或百分含量与时间、压强、温度的图像对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例分析：由(1)可知，T1温度先达到平衡，故T1T2，升温C%增加，ΔH0。由(2)可知，T2温度先达到平衡，故T1T2，升温C%减少，ΔH0。由(3)可知，p1先达平衡，p1p2，加压，C%增加，m＋np＋q。由(4)可知，p2先达平衡，p1p2，加压，C%减小，m＋np＋q。另外，还有：由(5)可知，p1p2，m＋n＝p＋q或使用了催化剂。由(6)中(A)、(B)两线可知，p1p2，m＋np＋q，由(B)、(C)两线可知，T1T2，ΔH0。在上述含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。温馨提示：在此类图像中，转化率或百分含量改变是平衡移动的标志。若含量或转化率未变，则平衡未移动。对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(s)由(7)可知，加压，C%减少，m＋np；由(A)线可知，升温，C%增加，ΔH0。由(8)可知，升温，C%减少，ΔH0；由(A)线可知，加压，C%增加，m＋np。由(9)可知：m＋n＝p，ΔH0。温馨提示：解决平衡图像问题的基本思路：“先拐先平，数值大”和“定一议二”。●典例透析(2015·试题调研)合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0；图1表示在2L的密闭容器中N2的物质的量随时间的变化曲线。图2表示在其他条件不变的情况下，改变H2的物质的量对此化学平衡的影响。下列说法正确的是()A．图1中，0～10min内，v(N2)是不断增大的B．图1中，从11min起保持其他条件不变，压缩容器的体积为1L，则n(N2)的变化曲线为dC．图2中a、b、c三点所处的平衡状态中，N2转化率最高的是b点D．图2中T1和T2表示温度，对应温度下的化学平衡常数为K1、K2，则T1T2，K1K2【解析】随着反应的进行，c(N2)逐渐减小，且单位时间内减小的幅度也在逐渐减小，所以v(N2)逐渐减小，A错误；压缩容器的体积，在压缩的瞬间n(N2)不变(注意本题图1中给出的是物质的量，不是浓度)，平衡右移，使n(N2)逐渐减小，B正确；同一温度下，随着c(H2)的增大，N2的转化率逐渐增大，所以在a、b、c三点中c点时N2的转化率最高，C错误；根据图2，当n(H2)相同时，升高温度，平衡左移，NH3%减小，所以T1T2，K1K2，D错误。【答案】B【误区警示】(1)忽略坐标的含义，误认为图1中纵坐标表示的是浓度，压缩容器的体积为1L，认为氮气的浓度会增大，错误判断n(N2)的变化曲线应为b。(2)对图2的理解错误，认为a、b、c三点所处的平衡状态中，b点氨气的含量最大而错误判断反应物N2的转化率最高，其实氮气的量是不变的，随着氢气的量增多，氮气的转化率增大。此类型试题考查的内容较多，综合性较强。解题时要准确判断平衡点，同时更要注意图像中坐标的含义，抓住曲线的拐点和终点，判断引起曲线发生变化的原因。●变式训练2．已知反应X(g)＋Y(g)nZ(g)ΔH0，将X和Y以一定比例混合通入2L密闭容器中进行反应，各物质的物质的量随时间的改变如图所示。下列说法正确的是()A．反应方程式中n＝2B．该反应的ΔS0C．10min时，曲线发生变化的原因是增大压强D．0～5min内，平均反应速率v(X)＝0.04mol·L－1·min－1解析：本题考查化学平衡图像，意在考查考生通过识图获取信息的能力。由图像可知，Z和X、Y在0～5min内的浓度均变化了0.4mol·L－1，故n＝1，A项错误；由于该反应是气体分子数减小的反应，故ΔS0，B项错误；10min时，各物质的浓度均增大，故此时应为缩小容器的体积，即增大压强，C项正确；0～5min内，v(X)＝2mol·L－1－1.6mol·L－15min＝0.4mol·L－15min＝0.08mol·L－1·min－1，D项错误。答案：C根据化学平衡移动方向进行有关判断●专题归纳勒夏特列原理指出，改变影响平衡的一个条件，平衡就向减弱这种改变的方向移动。反之如果知道了化学平衡移动的方向，也可以推测使化学平衡移动的条件。1．根据化学平衡移动方向，判断物质的聚集状态如可逆反应：2A(g)＋nB2C(g)达到化学平衡后，若只增大压强，平衡又向正反应方向移动，由此可判断B为气体；若增大压强，平衡并不移动，由此可判断B为固体或液体。2．根据化学平衡移动方向，判断化学方程式中气体反应物和气体生成物化学计量数的相对大小如可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)在反应过程中A的百分含量[w(A)]随压强(p)变化的曲线如图所示：由图示可知：a＋bc＋d。又如可逆反应：A(g)＋nB(g)3C(g)，在恒温下，反应物B的转化率与压强的关系如图所示：由图示可知：增大压强，平衡不移动，则n＝2。3．根据化学平衡移动方向，判断化学反应的能量变化如可逆反应：A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡后，升高温度，C的体积分数增大，由此可判断正反应为吸热反应。4．根据化学平衡移动方向，判断混合气体的平均相对分子质量混合气体的平均相对分子质量为Mr＝mn，对于反应物和生成物都是气体的可逆反应，当外界条件改变时，不管平衡怎样移动，混合气体的质量始终不变，故混合气体的平均相对分子质量与混合气体物质的量成反比。5．根据化学平衡移动方向，判断反应物的平衡转化率由于外界条件改变，引起化学平衡移动，根据平衡移动的方向可以判断某反应物的平衡转化率。(1)温度、压强对平衡转化率的影响在其他条件不变的情况下，改变温度或改变气体反应的容器体积(改变压强)，若化学平衡向正反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定增大，若平衡向逆反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定减小。(2)浓度对平衡转化率的影响①减小生成物的浓度，反应物的平衡转化率一定增大。②对于多种物质参加的反应，增加某一反应物的浓度，其他反应物的平衡转化率一定增大，而该反应物本